Einleitung: Strukturelle Defekte der gastrointestinalen Hohlorgane stellen ein allgegen-wärtiges Problem im klinischen Alltag dar. Sie entstehen meist auf dem Boden einer ent-zündlichen oder tumorösen Grunderkrankung und können außerdem traumatisch sowie durch medizinische Eingriffe hervorgerufen werden. In der Folge kommt es zur Kontami-nation des umliegenden Gewebes mit Magen- bzw. Darminhalt, wodurch deletäre Folgen wie eine systemische Infektion, also eine Sepsis mit Multiorganversagen drohen können. Vor diesem Hintergrund sind gastrointestinale Defekte immer als potenziell lebensbedroh-lich für den Patienten zu betrachten. Die adäquate und kausale Behandlung erfolgt je nach Ätiologie und Zustand des Patienten durch eine Operation oder eine endoskopische Inter-vention. Hierzu stehen zahlreiche etablierte, operative und interventionelle Therapieme-thoden zur Verfügung. In manchen Fällen stoßen die etablierten Techniken jedoch an ihre Grenzen. Bei Patienten mit schwerwiegenden Komorbiditäten oder im Rahmen neuer me-dizinischer Verfahren sind Innovationen gefragt. Die Grundidee der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer biotechnologischen Therapieoption zur Versorgung gastrointesti-naler Hohlorganperforationen.
Methoden: Zur Durchführung einer Machbarkeitsstudie wurden zehn Göttinger Mi-nischweine in zwei Gruppen mit jeweils 5 Tieren aufgeteilt. Den Tieren der Experimental-gruppe wurden Hautbiopsien entnommen und daraus Fibroblasten isoliert, welche vo-rübergehend konserviert wurden. Unter Verwendung von azellularisiertem Schweinedarm erfolgte die Herstellung von Implantaten nach den Prinzipien des Tissue Engineerings. Die Tiere beider Gruppen wurden einer Minilaparotomie und einer ca. 3cm-Inzision der Ma-genvorderwand unterzogen. Die anschließende Versorgung wurde in der Experimental-gruppe durch Implantation der neuartigen Konstrukte erzielt. In der Kontrollgruppe wur-de im Sinne des Goldstandards eine konventionelle Naht durchgeführt. Anschließend wurden die Tiere für vier Wochen beobachtet. Eine bzw. zwei Wochen nach dem pri-mären Eingriff wurde bei allen Tieren beider Gruppen eine Laparoskopie bzw. Gastrosko-pie durchgeführt. Am Ende der klinischen Observationsphase wurden die Versuchstiere getötet und die entsprechenden Magenareale zur histologischen Untersuchung explantiert.
Ergebnisse: Die Herstellung der Implantate konnte auf der Basis standardisierter zellbio-logischer Methoden problemlos etabliert werden. Alle Tiere beider Gruppen überlebten den Primäreingriff sowie das vierwöchige Nachbeobachtungsintervall und zeigten dabei keine klinischen Zeichen möglicher Komplikationen. Die durchgeführten Laparoskopien und Gastroskopien ergaben bei keinem der Tiere Hinweise auf Leckagen oder lokale Infek-tionsprozesse. Die histologische Aufarbeitung zeigte im Bereich des ursprünglichen De-fekts eine bindegewebige Überbrückung sowie ein beginnendes Remodeling der Magen-schleimhaut in beiden Gruppen.
Schlussfolgerungen: Durch die Verknüpfung von Einzelprozessen der Zellkultur und dem Großtier-OP konnte ein neues Verfahren zum Verschluss gastrointestinaler Defekt erfolgreich demonstriert und etabliert werden. Das Projekt konnte reibungslos durchge-führt werden und lieferte Ergebnisse, die dem Goldstandard nicht unterlegen waren. Auf-grund der kleinen Fallzahl und weiterer methodischer Limitationen sind jedoch nur einge-schränkt Schlussfolgerungen möglich, weshalb die Durchführung größerer und gut geplan-ter Studien notwendig ist. Die Erkenntnisse dieser Pilotstudie liefern eine solide Basis für die Planung weiterführender Untersuchungen. / Introduction: Structural defects of the gastrointestinal hollow organs are a common problem in clinical routine. They mostly arise from inflammatory or malignant patholo-gies as well as trauma or medical procedures. Contamination of adjacent tissue with fae-ces is a consequence of this, which can lead to systemic infection e.g. sepsis with multiple organ failure. Bearing this in mind gastrointestinal defects are always potentially life-threatening for the patient. Considering the aethiology and the patient’s general condition an appropriate therapy namely operation or endoscopic intervention will be performed. Though, these techniques have limitations in certain cases. For example there are patients with severe comorbidities or history of previous operations. And there are also new sur-gical procedures emerging. Therefore, innovations are needed in this field. The main purpose of the present study is the fabrication of a new biotechnological method for therapy of gastrointestinal hollow organ perforation.
Methods: A feasibility study with Göttinger Minipigs was perforemd. Ten animals were randomly split up in two groups regarding closure technique . Skin biopsies were ob-tained from the animals of the experimental group (n=5) in order to obtain dermal fibro-blasts. Using acellularised porcine small intestine seeded with the autologous dermal fi-broblasts implants were manufactured following the principles to tissue engineering. All animals underwent laparotomy and a 3cm gastrical incision. Subsequently, animals of the experimental group received a novel implant in order to close the defect. Animals of the control group received a conventional suture as a gold standard technique. All animals were observed for four weeks. One and two weeks after primary surgery all animals un-derwent laparoscopy and gastroscopy respectively. Observation was completed after four weeks and all animals were euthanized. Relevant specimens of the gastric wall were ex-planted for histological examination.
Results: Fabrication of the implants was based on well-established cell cultural methods. All animals survived within four weeks after primary surgery and showed no signs for possible complications. Neither laparoscopy nor gastroscopy revealed leakage or local infection in both groups. Histological examinations showed connective tissue in the de-fect-area predominantly but also initial remodeling of gastric mucosa.
Conclusions: In this trial, a novel method based on cell culture methods and surgery were combined creating a new technique for closure of gastrointestinal defect. The pro-ject was carried out smoothly and results showed non-inferiority compared with the gold standard. Though, evidence generated from this study is limited due to the small scaled design and methodological issues. Thus, further investigations with larger animal groups and proper planning are required. Nevertheless, this pilot study will contribute to im-provement of trial designs in the future.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:30583 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Schlesinger, Tobias |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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